從非磁性到超低干擾設計：醫療影像設備中的工程塑膠零件應用
在 1.5T、3.0T 醫療影像設備，甚至是尖端科研用的 7.0T 環境中，影像解析度與訊號穩定性是高階設備設計的重要競爭點；而緊固件的選擇，也逐漸從單純的「固定」功能，延伸到降低干擾、維持訊號純淨度與設備安全性的材料設計。
傳統非磁性金屬如黃銅、鈦合金雖然可降低磁性問題，但金屬本身的導電性與射線遮蔽效果，仍可能在特定設備位置帶來影像偽影、訊號干擾或射線衰減疑慮。高性能工程塑膠如 PEEK、PEI、PPS，具備非磁性、非導電與低射線遮蔽等特性，能為影像路徑與訊號敏感區域提供更低干擾的固定方案。
MRI 周邊設備：「非磁性 + 電氣絕緣」雙重隔離的設計考量
PEEK、PEI 等高性能工程塑膠具備非金屬、非磁性與電氣絕緣特性，是對 MR Safe 設計較友善的材料選項。相較於金屬緊固件，這些工程塑膠零件能協助降低導電、磁性干擾與影像偽影風險，適合用於 MRI 周邊與訊號敏感設備中的固定、支撐與絕緣位置。
這裡有一個值得特別說明的技術細節：MRI 設備中常用的鈦合金緊固件，雖然具有極低的磁化率（magnetic susceptibility），能大幅降低因強磁場吸引造成的安全風險與影像偽影，但金屬本身仍具有導電性。在 RF 線圈周邊、訊號敏感模組或不希望存在額外金屬導電路徑的位置，金屬導電性可能帶來 RF 訊號干擾、渦電流（eddy current）或局部加熱疑慮。PEEK、PEI 等工程塑膠同時具備非磁性與非導電特性，在這類需要「非磁性 + 電氣絕緣」雙重隔離的位置，可成為比鈦合金更適合的低干擾緊固選項。
渦電流效應的強度與零件幾何形狀、材料導電性及場強均有關，需依實際設備設計評估。
影像導引手術系統：降低金屬遮蔽，支援影像判讀
在需要搭配 C-Arm 或 X-ray 影像導引的手術環境中，手術系統中的非接觸式關節、內部緊固件、襯套、間隔柱或器械前端周邊支撐零件，若採用 PEEK、PEI 等工程塑膠，有助於降低金屬造成的影像遮蔽與偽影，支援更清楚的影像判讀與定位輔助。
PEEK、PEI 等工程塑膠主要由碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）等低原子序元素組成，X 光對低原子序材料的吸收係數（mass attenuation coefficient）遠低於高原子序金屬（如鐵、鈷、鉻等），因此在影像路徑中具有較低的 X 光遮蔽效果，適合用於需要降低金屬干擾的非接觸式支撐、固定與導向位置。
放療設備：低射線衰減的物理基礎與應用
在放療設備中，零件材料不只是結構支撐件，也可能成為影像導引定位與劑量計算中的干擾變因。當金屬微型零件位於射線路徑、患者固定裝置或準直儀周邊時，可能增加射線吸收與散射，進而影響定位影像判讀、劑量計算與穩定性。
相較於不鏽鋼等金屬材料，PEEK、PEI 等高性能工程塑膠具有較低的射線衰減特性，可有助降低影像干擾與金屬偽影(artifact)產生的風險。同時，工程塑膠零件本身亦具備輕量化、尺寸穩定與非金屬特性，適合用於需要兼顧結構支撐與放療相容性的零組件設計。
因此，在部分放療設備與患者固定系統中，工程塑膠緊固件、墊片與支撐零件，已逐漸成為降低金屬干擾的理想替代方案之一，為設備中的固定、定位與支撐結構提供更多設計可能。
實際材料選用仍應依射線路徑、零件位置、設備設計與客戶驗證條件確認。有效原子序數值參考 NIST XCOM 公開資料庫及材料物理文獻。
材料角色簡要說明
以下為主要材料在醫療設備內部機構件應用中的功能定位說明，供工程師在分區選材時快速參考：
PEEK
適合高強度、高耐熱、尺寸穩定、非磁性與射線透射要求較高的位置，例如醫療影像設備周邊螺絲、間隔柱、襯套、前端支撐零件。PEEK 的連續使用溫度可達約 250°C，且在多數有機溶劑、無機酸與鹼中具有優異的化學相容性（強硫酸等強氧化性環境除外，需依條件確認）。
PEI（ULTEM™）
適合絕緣、尺寸穩定、耐熱與低射線衰減需求的位置，例如感測器支架、固定治具、放療支架、MRI 周邊支撐柱。PEI 的介電強度高，尺寸穩定性優異，且可承受高壓蒸氣滅菌（autoclave）條件，適合需要反覆清洗消毒的設備內部位置。
PPS
適合尺寸穩定、耐熱、耐化學與量產需求兼顧的位置，可用於結構緊固件、墊片、間隔柱與支撐件。PPS 具有高結晶度，化學惰性強，尺寸穩定性良好，是兼顧性能與射出成型量產性的實用選擇。
PVDF / PFA / PTFE
適合濕區、化學液體周邊或清洗環境相關零件，選用時需依介質、濃度、溫度與接觸時間確認。PVDF 對強氧化性清洗液（如次氯酸鈉）具有較佳的耐受性；PFA / PTFE 則是化學惰性最高的選項，適合極高化學暴露位置，但機械強度相對較低，需依零件幾何與負載條件評估。
POM / Nylon
可用於乾燥區或中低風險機構位置，例如滾輪、導向件、襯套、墊片、鉸鏈間隔柱。POM 的摩擦係數低、尺寸精度高；Nylon（PA）耐磨性良好，但吸濕性高，在潮濕環境下尺寸穩定性下降，不建議直接用於高溫、強化學或長期濕式環境。
常見選材誤區 FAQ
Q1：非金屬就等於 MR Safe？
工程塑膠（PEEK、PEI、PPS 等）本身不具磁性且不導電，是對 MRI 環境較友善的材料選項。但「使用工程塑膠零件」並不等同於整個組件或設備獲得 MR Safe 標示。MR Safe / MR Conditional 標示依據相關法規標準，需要對完整組件（包含所有材料、幾何形狀、連接件）進行系統性評估與驗證，不能僅憑單一零件材料宣稱。
Q2：PEEK 可以直接用在放療射線路徑上嗎？
PEEK 的低原子序組成確實帶來較低的射線衰減，但實際應用中「可以用」還需要考量以下：零件的幾何厚度（即使是低衰減材料，足夠厚度仍會導致射線衰減）、零件在射線路徑中的確切位置、以及放療計畫中對劑量計算的影響。這些需要由設備設計工程師與放療物理師共同評估，工程塑膠材料特性是評估的起點，不是終點。
Q3：透析設備的滾輪可以用 POM，為什麼不用更高階的 PEEK？
在乾燥、非高溫、無強化學暴露的滑動機構位置，POM 的低摩擦係數、良好的尺寸精度與較低的材料成本，往往是比 PEEK 更符合應用需求的選擇。設備設計師的目標不是選最高階的材料，而是在特定位置選擇最適合的材料。若應用位置涉及消毒液暴露或較高溫度，再評估升級至 PEEK 或 PPS。
Q4：CNC 加工與射出成型，哪種製程適合工程塑膠醫療零件？
兩種製程各有適用場景；CNC 加工適合少量多樣、尺寸精度要求高、開發驗證階段的打樣需求，材料選擇靈活（可直接使用 PEEK、PEI、POM 等棒材或板材）；射出成型更適合批量穩定的量產需求，模具開發成本在大量生產下可被攤薄。
讓小型零件，支撐高精度醫療設備的可靠運作
在高階醫療設備中，許多關鍵差異並不只來自主系統，也來自內部的緊固件、墊片、襯套、間隔柱與小型機構件。這些零件雖小，卻可能影響設備的裝配穩定、運轉精度、訊號品質、影像干擾控制與長期可靠性。
工程塑膠零件的價值，不是單純取代金屬，而是為了在特定位置解決金屬不易克服的限制：例如導電、磁性干擾、射線遮蔽、摩擦磨耗、重量與腐蝕風險。從透析設備的 POM 滾輪、墊片，到精密齒輪幫浦周邊的襯套與間隔柱；從 MRI 周邊非磁性 + 非導電雙重隔離，到影像導引手術與放療設備中的 PEEK / PEI 低干擾零件，真正的關鍵在於依應用位置選擇合適材料，讓小型零件也能成為醫療設備可靠性的支撐基礎。
需要醫療設備內部的非金屬緊固件或客製機構件？
Link Upon 可依據您的應用位置、功能需求與使用環境，協助評估合適的工程塑膠材料與加工方式，並支援從圖面檢討、CNC 打樣、模具開發到量產製造的完整流程。
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本文為應用導向之工程塑膠緊固件與機構件選材說明，內容參考公開材料物性資料、工程塑膠材料技術資訊、醫療影像材料應用資料，以及 Link Upon 在工程塑膠緊固件與客製零件開發中的應用經驗整理。代表性參考來源包含：Solvay KetaSpire® PEEK Technical Data Sheet / Design Guide；Victrex PEEK Properties and Technical Information；SABIC ULTEM™ PEI Technical Data；Kureha KF Polymer® PVDF Technical Data；PPS / POM / Nylon 等材料供應商技術資料；NIST XCOM Photon Cross Sections Database（X 光衰減係數公開資料庫）；ASTM F2503 Standard Practice for Marking Medical Devices and Other Items for Safety in the Magnetic Resonance Environment；公開之 PEEK radiolucency / medical imaging compatibility 技術資料；以及 POM 乾滑動摩擦係數參考自 DuPont Delrin® / Celanese Hostaform® 技術文件。若涉及 MRI、MR Safe / MR Conditional、影像導引或放療設備應用，實際適用性仍需依設備設計、零件位置、厚度、幾何形狀、射線能量、法規要求與客戶驗證結果確認。
用途聲明
本文旨在提供材料與應用方向的初步參考，不作為醫療器材法規證明、材料認證文件或最終設計驗證依據。實際材料適用性仍需依設備設計、使用環境、法規要求與客戶驗證結果確認。
延伸閱讀｜下一篇文章預告
醫療設備內部的工程塑膠零件可以發揮絕緣、非磁性、射線透射、低摩擦與機構支撐等價值。不過，當零件位於清洗液、消毒劑、濕氣、溫度變化或長期化學暴露環境中時，材料選擇就需要進一步考慮化學相容性與環境應力裂風險。下一篇文章，我們將討論：清洗與消毒環境下的工程塑膠零件選材：ESC 風險評估 × 清洗條件導向選材 × 試作驗證實踐
